Hito en la fabricación espacial: impresión 3D con PEEK para innovación en satélites

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Uso de PEEK como adhesivo: científicos chinos imprimen un “satélite universal” en 3D

¿Cómo hacer un satélite ligero y “todo en uno”?

Las estructuras tradicionales requieren marcos, sistemas de disipación y circuitos por separado, lo que las hace voluminosas y vulnerables a la radiación.

Científicos de la Universidad Politécnica de Harbin propusieron una solución en Engineering: gracias a la impresión 3D a alta temperatura y el uso de PEEK como adhesivo, lograron integrar carga estructural, conducción eléctrica y térmica, y protección contra radiación en un solo panel.

Resultados: Más rigidez, mejor disipación y blindaje

Esta estructura es un 21,5% más rígida, mejora la conductividad térmica 6 veces, y bloquea el 28% de la radiación protónica del espacio.

El dilema del peso: más funciones = más masa

Los satélites deben resistir vibraciones, disipar calor y protegerse de la radiación. Las estructuras tradicionales con múltiples módulos atornillados aumentan el peso, algo crítico para nanosatélites del tamaño de una caja de zapatos.

El Dr. Zhang Yan comparó esto con añadir un disipador a un smartphone: “Aumenta el grosor y puede interferir la señal”.

Intentos anteriores con baterías incrustadas fracasaron debido al exceso de peso del metal.

Diseño tipo “pastel de capas”: cada nivel con su función

El equipo diseñó una estructura de cinco capas:

• Inferior: PEEK con malla de aluminio (rigidez + blindaje)

• Intermedia: fibra de carbono (ligereza) y bloques de aluminio (conducción térmica)

• Superior: circuitos de cobre aislados con silicona

• Encapsulado: recubrimiento final de PEEK puro

La adhesión entre capas se realiza con PEEK fundido. Se optimizó cada espesor con algoritmos genéticos, logrando un peso 1% menor que el PEEK puro (160,9g vs 162,5g).

Impresión dual: plástico y metal a 500°C

La impresora especialmente diseñada puede extruir simultáneamente PEEK fundido y alambres metálicos/fibras de carbono en una cámara a 500°C, logrando una unión firme entre materiales.

El resultado: una porosidad de solo 1,5%, frente al 8,6% habitual. Los circuitos siguen funcionando incluso con flexión extrema.

Rendimiento: protección y conducción térmica mejoradas

Al ser bombardeado con protones de 35 MeV, la profundidad de penetración bajó de 9,35 mm a 6,74 mm, mejorando la protección un 27,9%.

La conductividad térmica pasó de 0,25 a 1,67 W/m·K, facilitando la disipación del calor.

El prototipo de nanosatélite integró sensores y módulos de comunicación, logrando transmitir datos ambientales a la nube.

Según el Prof. Li Longqiu: “En el futuro, los astronautas podrían imprimir repuestos directamente en estaciones espaciales”.

Futuro: control térmico adaptativo en el espacio

Aún hay desafíos: variaciones térmicas y roturas de fibra de carbono. El equipo trabaja en algoritmos de control térmico y planea probar en gravedad cero.

Esta tecnología ya se aplica en un satélite de órbita baja con validación en órbita prevista para 2025. Se espera que este tipo de “armadura universal” sea común en naves futuras.